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ENERGIEEFFIZIENZPOTENZIALE IN DER PLANUNG ERGEBNISSE AUS DREI SÄCHSISCHEN BRANCHEN

Dresden, 1. Februar 2019

Dr.-Ing. Andreas Schlegel, Fraunhofer IWU Chemnitz

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Die Fraunhofer-Gesellschaft Auf einen Blick

Anwendungsorientierte Forschung zum unmittelbaren Nutzen für die Wirtschaft und zum Vorteil für die Gesellschaft

24 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

über 70% Industrieaufträge und öffentlich finanzierte Forschungsprojekte

knapp 30% Grundfinanzierung durch Bund und Länder

69 Institute und Forschungseinrichtungen Fi

na

nzv

olu

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2,1 Mrd

2016

Ve

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chu

ng

1,9 Mrd

Ausbauinvestitionen und Verteidigungsforschung

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Die Fraunhofer-Gesellschaft Forschungsfelder

Gesundheit und Umwelt

Kommunikation und Wissen

Produktion und Dienstleistung

Mobilität und Transport

Energie und Rohstoffe

Schutz und Sicherheit

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Die Fraunhofer-Gesellschaft in Sachsen

18 Fraunhofer Einrichtungen in Sachsen

Forschungsbereiche u.a.:

Elektronenstrahl- und Plasmatechnik Fertigungstechnik Mikro- und Nanosysteme Umformtechnik Verkehrs- und Infrastruktursysteme Verpackungstechnik Werkstoffe und Oberflächen Werkzeugmaschinen Zelltherapie und Immunologie Zerstörungsfreie Prüfverfahren Optische Messtechnik

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Gründung am 1. Juli 1991

Aktuell ca. 530 MitarbeiterInnen

Ca. 40 Mio Euro Forschungsvolumen

Standorte: Chemnitz (Hauptsitz)

Dresden, Zittau, Wolfsburg

3 Wissenschaftsbereiche:

Das Fraunhofer IWU im Profil Forschung unter dem Leitthema »Ressourceneffiziente Produktion«

Mechatronik und

Funktionsleichtbau

Werkzeugmaschinen, Produktionssysteme und Zerspanungstechnik

Umformtechnik

Mechatronik und Funktionsleichtbau

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Das Fraunhofer IWU im Profil Kompetenzen von A bis Z

Leichtbau

Automatisierung

Werkzeug- und Formenbau

Virtuelle und Erweiterte Realität

Generative Fertigungsverfahren

Thermisches und mechanisches Fügen

Mikro- und Präzisionsfertigung

Produktionsmanagement

Werkzeugmaschine

Technische Akustik

Mechatronik und Adaptronik

Blechumformung Industrie 4.0

Simulation

Medizintechnik

Massivumformung

Prozessketten Spanen und Abtragen

Kennwertermittlung und Werkstoffcharakterisierung

Montagetechnik und Robotik

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IWU-Strategie »Ressourceneffiziente Produktion« Fraunhofer-Leitprojekt E³-Produktion

Ziel: Ganzheitliche Forschung und Entwicklung für die Zukunft des Produktionsstandortes Deutschland

Fokus auf »maximaler Wertschöpfung bei minimalem Ressourceneinsatz«

Setzt drei Grundelemente Effiziente Technologie, Energieoptimierte Fabrik und die Einbindung des Erfolgsgaranten Mensch in einen synergetischen Kontext

Projektpartner: 12 Fraunhofer-Institute

Gesamtbudget: ca. 9 Mio Euro

Projektleitung: Fraunhofer IWU

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Ziel: Entwicklung technischer und wirtschaftlicher Lösungen für den Umbau des Energiesystems

Fraunhofer IWU verantwortet die Thematik: Energieflexibilisierung im Maschinen- und Anlagenbau

Entwicklung von Lösungen zur Umsetzung eines synchronisierten Energiemanagements unter der Berücksichtigung der Spezifik des Maschinen- und Anlagenbaus

1. Projektzeitraum: 2016 bis 2019

52 geförderte Partner, 47 assoziierte Partner

Das Fraunhofer IWU Ausrichtung von Industrieprozessen auf fluktuierende Energieversorgung

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Energie- und ressourceneffiziente Produktion

Energiekosten Versorgungssicherheit Klima / Umwelt

Material

E1

En

Produkte

Verluste Verluste

- eliminieren Bereitstellung Wandlung Verteilung Nutzung

Bedarf

- minimieren

- sicherstellen

Energie

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Effizienz-analysen

Informations-management

Fabrik-planung

Fabrik-steuerung

Studien & Management-

beratung

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Bsp.: Elektronik- Zulieferer


Effizienz-analysen

Informations-management

Fabrik-planung

Fabrik-steuerung

Studien & Management-

beratung

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Erfassung Visualisierung

Interaktion

Integriertes Produktions- und Energiemanagement

Energie- / Ressourceneffiziente Produktion E3-Forschungsfabrik

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Polycristalline-silicon-wafer_20060626_568.jpg&filetimestamp=20060802220931

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ENERGIEEFFIZIENZPOTENZIALE IN DER PLANUNG ERGEBNISSE AUS DREI SÄCHSISCHEN BRANCHEN

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Beitrag des BImSchG

Durch das Bundes-Immissionsschutzgesetz als Genehmigungsrecht für Industrie- und Gewerbeanlagen sollen schädliche Umwelteinwirkungen durch Emissionen in Luft, Wasser und Boden unter Einbeziehung der Abfallwirtschaft vermieden und vermindert werden.

Das Genehmigungsverfahren nach BImSchG ist dabei ein sehr anspruchsvolles Verfahren, weil darin sämtliche Umweltauswirkungen einer Anlage berücksichtigt und gewürdigt werden müssen. So stellt es als ein Kontrollorgan die Erreichung der energiepolitischen Ziele sicher:

§2 Abs. Nr.1 Satz 1

die Errichtung und der Betrieb von Anlagen ist genehmigungsbedürftig

§3 Abs. Nr. 6

Verfahren, Einrichtungen oder Betriebsweisen sollen dem Stand der Technik entsprechen und auf die Vermeidung / Verminderung von Auswirkungen auf die Umwelt einwirken (BVT)

§5 Abs. 1 Nr. 4

Pflicht der Betreiber ist die Errichtung (und der Betrieb) der Anlagen so, dass zur Gewährleistung eines hohen Schutzniveaus für die Umwelt insgesamt Energie sparsam und effizient verwendet wird

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Untersuchungsauftrag

Ziel:

Aufzeigen planungs- und betriebsbezogener Energieeffizienzreserven im Hinblick auf den angestrebten bundeseinheitlichen Vollzug des §5 Abs.1 Nr. 4 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImschG).

Auftrag:

Erarbeitung einer fundierten Schätzung zu Energieeffizienzpotentialen, die typischerweise in der Planungsphase industrieller Anlagen erschließbar sind.

diese Potentiale sind in Relation zu den Möglichkeiten zu sehen, die auch im laufenden Betrieb erschlossen werden können

die Untersetzung soll anhand exemplarischer Branchen erfolgen

Erkenntnisse sollen exemplarisch zeigen, in welchem Maße und wie der Aspekt „Energieeffizienz“ bei der Planung genehmigungspflichtiger Industrieanlagen berücksichtigt werden kann

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Branchenneutraler Forschungsansatz

Charakterisierung der Branche

Aufstellung der Untersuchungshypothesen

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Gießerei-Industrie

Brauereien

Papierherstellung

Energieeffizienzpotenziale in der Planung Untersuchte Branchen

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Charakteristik der Branchen

1. Relevanz (energetisch, wirtschaftlich, D, Sachsen)

2. Wirtschaftliche Rahmenbedingungen

3. Prinzipieller Aufbau, Referenzprozesse

4. Energie-, Material- und Medienflüsse

5. Beste verfügbare Techniken

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Charakteristik der Branchen

Gießerei Brauerei Papier

Gießereiprozesse zählen mit zu den energieintensivsten Prozessen. hohe regionale Bedeutung (S) Energiekostenanteil > 25% der Bruttowertschöpfung großer möglicher Beitrag der Branche am Erreichen der Klimaschutz-Ziele (F5) hohe Anforderungen an Unternehmen in Anbetracht der Energie- und Material- preise sowie Klimaschutz-Forderungen

Energieverbrauch ist Faktor für Wettbewerbsfähigkeit: Ø Anteil der Energiekosten an Produktionskosten ca. 5-10 % Anstieg der Löhne um 30 % Sparsame Energieverwendung ist enormer Wettbewerbsvorteil, denn für eine Flasche Bier müssen ca. 0,15 kWh eingesetzt werden Nachhaltiges Wirtschaften beinhaltet sparsamen Einsatz der Ressourcen und wirkt damit unmittelbar positiv auf den Umweltschutz

Sparsame Energieverwendung ist ein Wettbewerbsvorteil: 9 % Energieverbrauch im verarbeitenden Gewerbe Ca. 60% vom Gesamtenergie-bedarf aus erneuerbaren Quellen: Holzreststoffe, Faserreste, Klärschlämme 12% Anteil an Herstellkosten; 3-6 kWh / kg Primärfasern vs. 1-3 kWh / kg Recyclingpapier Hoher Wasserverbrauch für Papier aus Holzstoff: ca. 250 l / kg Papier

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Charakteristik der Branchen: Gießereien

Relevanz für Deutschland:

13 Mrd. Euro Umsatz pro Jahr; D produziert 35% aller in Europa gegossenen Produkte

600 Gießereien mit ca. 80.000 Mitarbeitern, vorw. KMU (32% < 50 MA, 94% < 500 MA)

Gesamtenergieverbrauch ca. 10.450 GWh/a

Relevanz für Sachsen:

ca. 1 Mrd. Euro Umsatz pro Jahr

44 Gießereien, Jahresproduktion 393 T Tonnen Guss

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Charakteristik der Branchen: Papierindustrie Relevanz für Deutschland:

161 Betriebe mit ca. 40T MA in der Papier- und Zellstoffindustrie

Jahresproduktion ca. 22 Mio. t

Jahresumsatz ca. 14 Mrd. €

Exportanteil >50 %

Rohstoffeinsatz (01/17-10/17 VDP): Papierzellstoff / Holzstoff ca. 2 Mio. t Altpapier ca. 14 Mio. t


14 Betriebe (2/3 unter 250 MA)

Jahresproduktion ca. 960.000 t

Umsatz pro Jahr 680 Mio. €

Quelle: VDP Jahresbericht

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Charakteristik der Branchen: Brauereien

Relevanz für Deutschland:

ca. 1350 Braustätten

Spitzenposition in Europa

Jahresproduktion ca. 89,4 Mio. hl

Umsatz 8,1 Mrd. Euro pro Jahr


ca. 60 Braustätten

Spitzenposition unter neuen Bundesländern

Jahresproduktion ca. 8,4 Mio. hl

Umsatz 0,5 Mrd. Euro pro Jahr

Quelle: http://de.statista.com/statistik/daten/studie/175445/umfrage/ bierproduktion-in-europa-nach-laendern/

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Charakteristik der Branchen (Bsp.: Brauereien)

Kleinst-/Gasthausbrauereien (< 20.000 hl/a) dominieren, sie produzieren aber nur 1,5 % der Gesamtjahreserzeugung in Deutschland.

Ein Viertel der Jahresproduktion wird in typischen mittelständischen Brauereien (20.000 … 500.000 hl/a) realisiert.

5 % aller Betriebe sind Großbrauereien (>500.000 hl/a). Sie produzieren 74 % der Gesamtjahreserzeugung in Deutschland.

Quelle: Gravierende Veränderungen der betriebenen Braustätten von 1987 bis 2009. Brauwelt 15-16, S. 446-447

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Quelle: http://www.fohrenburg.com/images/wissenswertes/brauvorgang_ueberblick.jpg

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Bereiche Zugeordnete Prozesse

Sudhaus Maischen, Läutern, Kochen, Ausschlagen, Kühlen

Gär- u. Lagerkeller Gären, Lagern, Filtrieren, Entalkoholisieren (optional), Haltbarmachen (optional)

Abfüllhalle Gebindereinigen, Abfüllen, Haltbarmachen (optional), Lagern

Infrastruktur Kälte- und Kühltechnik; Kesselhaus und Warmwasseraufbereitung, Drucklufterzeugung

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Im Jahr 2009 betrug der Energie-verbrauch aller Brauereien in Deutschland ca.3,8 TWh/a

Der mittlere Energieverbrauch (Strom, Wärme, Kälte) verbesserte sich von 2008 zu 2012 um ca. 10%

Vielzahl der deutschen Brauereien ist in den Top 10 % der effizientesten Brauereien weltweit vertreten

Branchenwert der deutschen Großbrauereien liegt deutlich unter dem Durchschnitt der Top-10-Percent weltweit.

57,5

39

33,8*

0 20 40 60

Weltweit: Durchschnitt alleruntersuchten Brauereien

Weltweit: Durchschnitt derTop 10%

Deutschland: BranchenwertGroßbrauereien

Energieverbrauch in kWh pro Hektoliter

*Quelle: Betriebsvergleich 2011, IGS Energieberatung Dr. Schu

Quelle: Campden BRI/ Warsteiner Brauerei

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Der absoluter Energiebedarf hängt v.a. von der Brauereigröße ab.

Im Verhältnis zum Ausstoß steigt der Energiebedarf degressiv an.

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

0 200.000 400.000 600.000 800.000 1.000.000

En

erg

ieb

ed

arf

[M

Wh

]

Abfüllung [hl]

Energiebedarf und Betriebsgröße

0

10

20

30

40

50

60

70

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000

spe

z. S

tro

mb

ed

arf

[k

Wh

/hl]

Abfüllung [hl]

spez. Energiebedarf [kWh/hl]

spez. Wärmebedarf[kWh/hl]

spez. Strombedarf[kWh/hl]

Kleine Brauereien haben generell einen höheren spezif. Energiebedarf

In sehr großen Brauereien wird durchschnittlich nur halb so viel Energie pro Hektoliter benötigt

Verantwortlich sind die bessere Auslastung der Anlagen und der kontinuierliche Betrieb

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Nicht EEG-befreite Branche, trotz des sehr hohen Energieverbrauchs

Bei einer jährlichen Abfüllmenge von 500.000 Hektoliter:

ca. 14.000 MWh* Wärmeenergie

ca. 4.500 MWh elektrische Energie

26%

74%

Energiebedarf

66%

34%

Energiekosten

Elektrische Energie Wärmeenergie

*1 kWh = 3.6 MJ

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Gas, Öl,… Wasser Strom

Wärme Abwärme Kälte Antriebe Druckluft CO2

Maischen x x x x

Läutern x x x

Kochen x x x

Ausschlagen x x

Kühlung x x x x

Gärung x x x x x

Lagerung x x x x

Filtration x x x x

Haltbar-machung x x

Gebinde-reinigung x x x x

Abfüllung x x x x x x x

Quelle: WINenergy!, 2000. Branchenkonzept „Energiekennzahlen und -sparpotenziale in Brauereien“

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40%

13% 18%

6%

23%

Aufteilung elektrische Energie

Kälte Sudhaus Abfüllung

Luft Allgemein

14%

43% 6%

25%

9% 3%

Aufteilung Wärmeenergie

Sonstige Sudhaus

Faßabfüllung Flaschenabfüllung

Gär und Lagerkeller Filtration

Quelle: WINenergy!, 2000. Branchenkonzept „Energiekennzahlen und -sparpotenziale in Brauereien“

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Aufstellung der Hypothesen

Hypothese III Durch die Nutzung von Speichern und Kreislaufsystemen können Energieeffizienzpotenziale erschlossen werden.

Hypothese IV Der Anteil des Energieeinsatzes (Strom und Wärme) ist stark abhängig vom produzierten Papier und von der Anlagentechnik.

Hypothese III Durch die Nutzung von Speichern können Energieeffizienzpotentiale erschlossen werden

Hypothese IV Es besteht eine Korrelation zwischen Wasserverbrauch und Energieverbrauch.

Hypothese III Große Gießereien stehen der Erarbeitung und Umsetzung von Einsparmöglichkeiten meist offener gegenüber.

Hypothese IV Das Wissen für eine energieoptimierte Produktion ist in den Unternehmen nur begrenzt vorhanden.

Hypothese I Veränderungen im Unternehmen auf Basis einer genehmigungsbedürftigen Planung erzielen größere Einsparungen als einzelne Maßnahmen, die ausschließlich im Betrieb durchgeführt werden.

Hypothese II Energieeffizienz findet unterschiedliche Bedeutung in großen und kleinen Unternehmen.

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Literaturrecherche: Auswertung von Studien und FuE-Berichten im

Themenkreis Energieeffizienz / Planung

Ableitung der Einsparpotentiale

Mathematisches Modell: Berechnung des Gesamteinsparpotentials

Bewertung des Umsetzungsgrades der Maßnahmen

Umfrage der Unternehmen: Allgemeine Teil zu Unternehmen

Ermittlung der Aktualität der Einsparpotentiale

Ziel: Musterprozess/Referenzfabrik

Befragung der Unternehmen: Abschätzung möglicher Entwicklungen

Energieeffizienzpotenziale in der Planung Methodisches Vorgehen

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Metaanalyse / Literaturauswertung

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Mathematisches Modell

Schaffung einer einheitlich definierten und anwendbaren Bezugsgröße zur Beurteilung der Energiebedarfe und der Energieeffizienzpotenziale.

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Papierfabrik 2 (P2)

Maßnahme UG1 UG2 UG3 UG4

M1 X

M2 X

M3 X

M4 X

Papierfabrik 3 (P3)


M1 X

M2 X

M3 X

M4 X

Papierfabrik 1 (P1)


M1 X

M2 X

M3 X

M4 X

beispielhafte Antwortmatrizen nach der Umfrage:

Umsetzungs-grade

Beschreibung

UG1 Die Maßnahme wurde bis dato nicht betrachtet bzw. war bisher unbekannt.

UG2 Die Maßnahme wurde als möglicher Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz identifiziert. Derzeit ist eine Umsetzung allerdings nicht geplant

UG3 Die Umsetzung der Maßnahme wurde entschieden, d.h. eine Realisierung ist mittelfristig geplant

UG4 Die Maßnahme befindet sich momentan in der Umsetzung bzw. wurde bereits umgesetzt / Maßnahme nicht anwendbar

Bei der Umfrage werden folgende Umsetzungsgrade der Maßnahmen vorgegeben:

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Maßnahme

UG(Mi) ≙UG gUG(Mi) ≙gUG

M1 1,66 UG2 0,99 UG1

M2 2 UG2 1,31 UG2

M3 2 UG2 1,59 UG2

M4 3,66 UG4 2,86 UG3

∅𝑔𝑈𝐺 𝑀𝑖 =1

𝑛∗ 𝑈𝐺 𝑀𝑖𝑗 ∗ 𝑔 𝑃𝑗 𝑛𝑗=1

Papier-fabrik

ELT kWh/t

W kWh/t

spezELT (Pi) kWh/t

spezW(Pi) kWh/t

g(Pi)

P1 698 1720 780 1500 0,99

P2 698 1720 320 1425 0,29

P3 698 1720 950 1300 1,11

𝑔 𝑃𝑖 = 1 +𝑠𝑝𝑒𝑧𝐸𝐿𝑇 𝑃𝑖 − ∅𝐸𝐿𝑇

∅𝐸𝐿𝑇+ 𝑠𝑝𝑒𝑧𝑊 𝑃𝑖 − ∅𝑊

∅𝑊

Ermittlung des Gewichtungsfaktors einer Papierfabrik:

Maßnahme UG(Mi) ≙UG

M1 1,66 UG2

M2 2 UG2

M3 2 UG2

M4 3,66 UG4

∅𝑈𝐺 𝑀𝑖 =1

𝑛∗ 𝑈𝐺 𝑀𝑖𝑗

𝑛

𝑗=1

Ergebnis für die Maßnahmen auf Basis der Antwortmatrizen:

Berechnung eines gewichteten Umsetzungsgrads:

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E(M1)

E(M2)

E(M1)

E(M2)

E(M1)

E(M2)

Fall 1:

Es liegt keine Überschneidung vor. Die Effekte beider Maßnahmen finden Beachtung.

Fall 2:

Es liegt eine Überschneidung vor. Lediglich die Maßnahme, welche den größeren Einspareffekt aufweist, wird berücksichtigt.

Fall 3:

Eine Maßnahme ist Teilmenge der anderen. Die Maßnahme, welche den größeren Einspareffekt aufweist, wird berücksichtigt.

Klasse Unterscheidungsmerkmale

P Erfordert technische Planung und Genehmigung Stilllegung der Anlage bei Umbau erforderlich Hohe Investitionskosten

𝐸 𝑃(𝑖) = 𝐸𝑖𝑛𝑠𝑝𝑎𝑟𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑧𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑟 𝑀𝑎ß𝑛𝑎ℎ𝑚𝑒 𝑃(𝑖)

Q Erfordert keine Genehmigung Kurze / keine Stilllegung der Anlage notwendig Geringe Investitionskosten

𝐸 𝑄(𝑗)

= 𝐸𝑖𝑛𝑠𝑝𝑎𝑟𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑧𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑟 𝑀𝑎ß𝑛𝑎ℎ𝑚𝑒 𝑄(𝑗)

R

Erfordert keine Genehmigung Umsetzung im laufenden Betrieb Keine Investitionskosten

E R(k) = Einsparpotenzial der Maßnahme R(k)

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𝐸 𝑀 𝑔𝑒𝑠 = 𝐸 𝑃 𝑖 + 𝐸 𝑄 𝑗𝑚

𝑗=1

𝑛

𝑖=1+ 𝐸 𝑅 𝑘

𝑜

𝑘=1

= kumulierte Einsparpotenziale der Maßnahmen aus Betrieb, operativem Betrieb und Planung

𝐸 𝑃(𝑖) + 𝐸 𝑄(𝑗)𝑚

𝑗=1

𝑛

𝑖=1

= kumulierte Einsparpotenziale der Maßnahmen aus Betrieb und Planung

𝐸 𝑃% =𝐸 𝑃 𝑛

𝐸 𝑀 𝑔𝑒𝑠∗ 100% 𝑚𝑖𝑡 𝑛 ∈ ℕ

= das Energieeffizienzpotential, welches 𝑛𝑢𝑟 𝑑𝑢𝑟𝑐ℎ 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑒𝑟𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑀𝑎ß𝑛𝑎ℎ𝑚𝑒𝑛 theoretisch erreicht

werden kann.

𝐸 𝑃𝑄% =𝐸 𝑃 𝑛 + 𝐸 𝑄 𝑚

𝐸 𝑀 𝑔𝑒𝑠∗ 100% 𝑚𝑖𝑡 𝑛,𝑚 ∈ ℕ

= das Energieeffizienzpotential, welches durch eine frühzeitige Berücksichtigung der entsprechenden Maßnahmen in der Planung theoretisch erreicht werden kann.

𝐸 𝑃𝑄

𝐸 𝑃

𝐸 𝑅

𝐸 𝑀 𝑔𝑒𝑠

𝐸 𝑄

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Industrieumfrage

Teil I: Allgemeine Kenndatenermittlung Teil II: Spezifische Potenzialermittlung

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Referenzfabrik und -prozesse

Definition der Referenz-fabrik anhand der Umsetzungsgrade von Effizienzmaßnahmen und Energieverbräuche der Betriebe

Quantitative Verteilung der geplanten und der umgesetzten Maßnahmen aus dem Umfrageergebnis (ungewichtet):

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Referenzfabrik und -prozesse

Branchenmittelwert Musterbrauerei

spezifischer Wärmebedarf [kWh/hl] 24 25,44

spezifischer Strombedarf [kWh/hl] 9,8 9,52

spezifischer Wasserbedarf [hl/hl] 4,09 3,83

Stromverbrauch

Wärmeverbrauch

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Energieeffizienzpotenziale in der Planung Einsparpotenziale

Bereich P [kWh / t]

Q [kWh / t]

R [kWh / t]

Summe [kWh / t]

SElektro 143 8 13

STherm - 5 -

SKombi 65 - -

PElektro 45 - -

PTherm 1070 31 10

PKombi - 96 177

IElektro 20 22 1

ITherm 20 42 169

EKombi - - -

Summe Elektrisch 208 30 14 ∑ 252

Summe Thermisch 1090 78 179 ∑ 1347

Summe Kombi 65 96 177 ∑ 338

Gesamtsumme 1363 204 370 ∑ 1937

440

300

200

177

165

98

96

70

62

60

45

40

40

30

0 100 200 300 400 500

Condebelt Drying

Direkttrocknungs-Zylinderfeuerung

Einsatz von Langspalt-(Schuh)-Pressen

Prozessmonitoring

Rejektverbrennungsanlage zurWiederverwendung und Energieerzeugung

Reduzierung der Hallentemperatur

Polymerbeschichtung von Cellulosefasern

Siebreinigung mit warmem Wasser

Reduzierung der Luftwechselrate für dieProduktionshalle

Fraktionierung der Recyclingpapierfasern

Einsatz eines Beschichtungs-Farbrückgewinnungssystems

kombinierte Kontakt-, Konvektionstrocknung

Abwärmenutzung der Nachtrocknungspartie zurKlar- und Siebwassererwärmung

Abwärmenutzung zur Schlammtrocknung oderAufbereitung von entwässerter Biomasse

Energieeffizienzpotenzial [kWh/t] Gesamtergebnis

S … Stoffaufbereitung; P … Papiermaschine; I … Infrastruktur; E … Alternative Energien

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81 % Planung (P) und Betrieb (Q), 1567 kWh / t

70 % Planung (P), 1363 kWh / t

19 % Betriebsoptimierter Anlagenbetrieb (R), 370 kWh / t

70 % thermischer Bereich, 1347 kWh / t

13 % elektrischer Bereich, 252 kWh / t

17 % therm.-elektr. kombinierter Bereich, 338 kWh / t

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59


Kontinuierliches Energiedaten-monitoring (71 % der Befragten)

Energiemanagementnorm ISO 50001 (100 % der Befragten)

Umweltmanagementnorm ISO 14001 (71 % der Befragten)

Von 89 identifizierten Maßnahmen zur Energieeffizienzverbesserung sind 43 umgesetzt / in Umsetzung

I.d.R. waren alle 89 Maßnahmen den Unternehmen bekannt

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Maßnahmenklasse

Energieart

Bereich

P

Q

R

elektrisch

thermisch

kombiniert

Sudhaus

Gärung/Lagerung

Abfüllung

Infrastruktur

Quantitative Verteilung der umgesetzten Maßnahmen

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Nr. Maßnahme Planung (P) in kWh/t

Betrieb (B) in kWh/t

opt. Betrieb (B opt) in kWh/t Anmerkungen

I1 Abwärme an Öfen und Kompressoren

345

I2 Thermalölwärme-rückgewinnung

30 in I1

I3 Rekuperationssystem Kupolofen

250

I4 Induktionsofen mit Wasserspeicher

34 in I7

I5 Rückgewinnung aus Abluft

63

I6 Trockene Lagerung 250

I7 Druckluftsystem Leckagen

14

…

…

…

…

…

…

I16 Energiegewinnung am Lichtbogenofen

74 I16

Summe Infrastruktur 732 643 14

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61

Darstellung der Einsparpotenziale, die sich in der Anlagenplanung adressieren lassen: Maßnahmen, die im Betrieb durchgeführt werden, können bereits in der Planung berück-

sichtigt werden, so ergibt sich das theoretische maximale Gesamteinsparpotenzial von

Gießereien 81% (entspricht 2634 kWh/t)

Brauereien 99% (entspricht 34,24 kWh/hl)

Papierherstellung 89% (entspricht 2733 kWh/t)

Maßnahmen, die ausschließlich der Planung zugeordnet werden, haben einen Anteil von

Gießereien 48% (entspricht 1564 kWh/t)

Brauereien 73% (entspricht 25,27 kWh/hl)

Papierherstellung 70% (entspricht 1363 kWh/t)

Aufgrund der Bandbreite der in der Realität erzielbaren Einspareffekte werden die maximal erreichbaren Effekte nur anteilig in die Betrachtungen einbezogen.

Energieeffizienzpotenziale in der Planung Gesamtergebnisse

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Relativiert werden diese Daten in der Praxis durch:

Rahmenbedingungen bei der Umsetzung der Maßnahme:

Vorhandene Produktionsstrukturen

Ausgangssituation bzgl. des spezifischen Energieverbrauchs

Unterschiedliche Produktionsmengen bzw. Betriebsgröße (theoretische Einsparpotenziale berücksichtigen keine Skaleneffekte)

unterschiedliche Belastbarkeit der Effekte:

teilweise nur wenige Referenzwerte pro Maßnahme

große Abweichungen in Aktualität bzw. Zeitbezug der Maßnahmen


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63

Verschiedene Maßnahmen wurden nicht in die Potenzialermittlung einbezogen, z.B.:

Biogaserzeugung

Hohe Investitionen und komplizierte Umsetzung strategische Entscheidung von einem Unternehmen

Einsparung beruht auf Energieinput, der nicht zum ursprüngl. Energiebilanzkreis gehört

Rektifikationswürzekochung

neuartige Technologie, welche aktuell noch keine Marktreife erlangt hat

Investitionen erfolgen strategisch aufgrund der langen Nutzungsdauer (ca. 20 Jahre)

Zeitpunkt zur Implementierung muss betriebswirtschaftlich passen

Fernwärmeeinkopplung überschüssiger Abwärme

Hohe Anschlusskosten, Sicherstellung der Versorgung kritisch Szenarien zur Wärmeeinspeisung und Speichernutzung .


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64

Im Ergebnis der Metastudien, Unternehmens- und Expertenbefragungen sowie der Potenzialbestimmung auf Grundlage des abgestimmten mathematischen Modells konnten die Untersuchungshypothesen differenziert beantwortet werden.

Branchenbezogen wurden der Kenntnisstand von Energieeffizienzmaßnahmen und der Stand der Planung bzw. Umsetzung in den Unternehmen sowie Best Practices erfasst.

Abschließend wurden Handlungsempfehlungen zur Identifikation und Hebung konkreter betrieblicher Potenziale, zur Sensibilisierung der Mitarbeiter sowie zur Gestaltung der Genehmigungsprozesse und Energiegesetzgebung gegeben.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Energieeffizienzpotenziale in der Planung Zusammenfassung

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